本文關(guān)鍵詞：數(shù)控車削中心復(fù)雜零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學(xué)》 2009年

數(shù)控車削中心復(fù)雜零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究

王聰  

【摘要】： 隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)床產(chǎn)品也日益向著高速、高效、高精度和自動(dòng)化方向發(fā)展,對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)件的性能要求也越來(lái)越高。而現(xiàn)階段的機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,缺乏理論依據(jù),難以滿足機(jī)床產(chǎn)品發(fā)展的具體要求,所以采用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就顯得具有非常重要的意義。 本文主要研究機(jī)床復(fù)雜零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,將拓?fù)鋬?yōu)化理論與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合,形成一套全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。以數(shù)控車削中心床身及滑板為例對(duì)車削中心復(fù)雜零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),取得了良好的設(shè)計(jì)效果,為機(jī)床復(fù)雜零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新的方法和設(shè)計(jì)依據(jù)。本文所做的主要工作有以下幾個(gè)方面: (1)首先提出一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新方法,將拓?fù)鋬?yōu)化理論與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合,形成一套以功能約束、概念模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三部分為主體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。并詳細(xì)分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中功能約束的確定、概念模型的形成、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三個(gè)主要步驟。 (2)對(duì)數(shù)控車削中心的加工方式、受力特點(diǎn)以及載荷簡(jiǎn)化規(guī)則進(jìn)行分析,建立床身和滑板的力學(xué)模型,為車削中心復(fù)雜零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)條件。 (3)利用基于拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法對(duì)數(shù)控車削中心床身進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)床身功能約束的分析建立床身截面的拓?fù)鋬?yōu)化模型;利用OptiStruct軟件對(duì)床身截面進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,根據(jù)優(yōu)化結(jié)果建立床身截面概念模型;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論提取床身設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù),并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以得到最終設(shè)計(jì)方案;將最終設(shè)計(jì)方案與原始方案進(jìn)行比較分析,取得了良好的設(shè)計(jì)效果,驗(yàn)證了基于拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在機(jī)床固定部件設(shè)計(jì)領(lǐng)域的可應(yīng)用性。 (4)利用基于拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法對(duì)數(shù)控車削中心滑板進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)功能約束的分析、概念模型的建立、以及滑板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),得到了滑板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新方案;將創(chuàng)新方案與原始方案進(jìn)行比較分析,取得了良好的設(shè)計(jì)效果,驗(yàn)證了基于拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)領(lǐng)域的可應(yīng)用性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TG519.1
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-9

1 緒論9-16

1.1 課題來(lái)源及研究意義9-10

1.1.1 課題來(lái)源9

1.1.2 課題的研究意義9-10

1.2 國(guó)內(nèi)外機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀10-14

1.2.1 國(guó)內(nèi)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀10-11

1.2.2 國(guó)外機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀11-12

1.2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的拓?fù)鋬?yōu)化12-14

1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容14-16

2 基于拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)16-25

2.1 有限元分析的基本理論16-17

2.2 拓?fù)鋬?yōu)化的基本理論17-21

2.2.1 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化原理和方法17-19

2.2.2 變密度法拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型19-21

2.3 基于拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究21-24

2.3.1 功能約束22

2.3.2 概念模型22-23

2.3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-24

2.4 本章小結(jié)24-25

3 數(shù)控車削中心力學(xué)模型25-47

3.1 數(shù)控車削中心切削載荷25-28

3.2 數(shù)控車削中心聯(lián)接面載荷簡(jiǎn)化規(guī)則28-33

3.2.1 滑動(dòng)導(dǎo)軌的載荷分布簡(jiǎn)化方法研究28-30

3.2.2 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的載荷分布特點(diǎn)研究30-31

3.2.3 螺栓組聯(lián)接部分載荷簡(jiǎn)化方法研究31-33

3.3 數(shù)控車削中心力學(xué)模型33-43

3.3.1 床身力學(xué)模型34-41

3.3.2 滑板力學(xué)模型41-43

3.4 數(shù)控車削中心床身及滑板有限元分析43-46

3.4.1 床身有限元分析43-45

3.4.2 滑板有限元分析45-46

3.5 本章小結(jié)46-47

4 數(shù)控車削中心床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-61

4.1 床身功能約束47-49

4.2 床身截面概念模型49-53

4.3 床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53-58

4.3.1 床身方案設(shè)計(jì)模型53-54

4.3.2 床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化模型54-55

4.3.3 床身關(guān)鍵參數(shù)的確定55-58

4.4 床身設(shè)計(jì)方案與原方案的比較58-60

4.4.1 床身靜剛度性能比較59

4.4.2 床身模態(tài)性能比較59-60

4.5 本章小結(jié)60-61

5 數(shù)控車削中心滑板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)61-70

5.1 滑板功能約束61-62

5.2 滑板概念模型62-67

5.3 滑板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)67-68

5.4 滑板設(shè)計(jì)方案與原方案的比較68-69

5.4.1 滑板靜剛度性能比較68-69

5.4.2 滑板模態(tài)性能比較69

5.5 本章小結(jié)69-70

結(jié)論70-71

參考文獻(xiàn)71-74

附錄A 車削中心制造與驗(yàn)收技術(shù)要求74-75

攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況75-76

致謝76-77

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